DE4122903A1 - Verfahren zur herstellung von durch deckfolien abgedeckten behaeltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in einer Kunststoffbahn ausgebildeten und mittels einer Deckfolienbahn abgedeckten Behältern, wobei die relative Position zwischen auf der Deckfolienbahn befindlichen Druckbildern und den abzudeckenden Behältern erfaßt und eine der Abweichung von einer Soll-Position entsprech­ ende Längenänderung erzeugt wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum registerhaltigen Abdecken und Verschweißen einer Folge von aus einer Kunststoffbahn hergestellten Behältern mittels einer Deckfolienbahn, die in Abständen, die etwa mit den Abständen der Behälter entsprechen, mit einem Aufdruck versehen ist.

Bei Maschinen zur fortlaufenden Herstellung von gefüllten Kunststoffbehältern wird üblicherweise eine bandförmige Kunststoff-Bodenfolie durch Tiefziehen mit Vertiefungen versehen, die abschließend mit Produkten gefüllt und von einer Deckfolie durch Aufsiegeln auf die Bodenfolie ver­ schlossen werden. Abschließend werden die am Band zu­ sammenhängenden Behälter vereinzelt.

Für alle die Maschine verlassenden, fertig gefüllten und verschlossenen Behälter wird gefordert, daß der Aufdruck jeweils an derselben Stelle, vorzugsweise mittig auf dem Deckel, angeordnet ist. Der Abstand der Behälter unter­ einander ist zwar im idealen Falle gleich dem Abstand der Aufdrucke auf der Deckbahn, jedoch ist dies in der Praxis nicht erreichbar, da in Ober- und Unterband Fertigungs­ toleranzen auftreten und die vollkommene Gleichheit der Abstände nicht erreicht werden kann. Bei derartigen fort­ laufend arbeitenden Maschinen wandern die Aufdrucke all­ mählich aus ihrer unsprünglichen einwandfreien, vorzugs­ weise mittigen Lage heraus und greifen schließlich über zwei aufeinander folgende Behälter über, so daß jeder Behälter zwei unvollständige Aufdrucke bzw. zwei Aufdruck­ hälften trägt.

Bei einem aus der DE 39 12 054 A1 bekannten Verfahren wird der Nachteil des Auswanderns der Aufdrucke aus ihrer mittigen Lage dadurch beseitigt, daß die Behälterabstände entsprechend den Abständen der Druckbilder der Deckfolien­ bahn verändert werden, indem die Abzugslänge der die Be­ hälter bildenden Kunststoffbahn verändert wird. Zur Durch­ führung des Verfahrens ist eine konstruktiv relativ auf­ wendige Vorrichtung notwendig, um die Abzugslänge mit der erforderlichen Genauigkeit variieren zu können. Darüber hinaus können mit dem Verfahren gemäß der DE 39 12 054 A1 Fehlereinflüsse, die zwischen dem Abziehen der Kunststoff­ bahn und dem Aufsiegeln der Deckfolie auftreten, beispiels­ weise Schrumpf in der sogenannten Füllstrecke, nicht er­ faßt und ausgeglichen werden.

Ein weiteres bekanntes Verfahren (DE-PS 12 32 059), von dem Oberbegriff Patentanspruchs 1 ausgegangen wird, schlägt vor, einen Deckfolienbahn zu verwenden, die Druckbilder trägt, deren gegenseitiger Abstand geringfügig kleiner als der gegenseitige Abstand aufeinander folgender Behälter ist. Zur Angleichung der Abstände ist eine durch Impulse einer fotooptischen Registerkontrolle gesteuerte Bremseinrichtung vorgesehen, mittels der die Deckfolienbahn direkt und plas­ tisch verformt wird. Um die plastische Verformung des Ma­ terials zu erleichtern, wird dieses zum Zwecke der Er­ weichung vorher mittels der Schweißvorrichtung randseitig erwärmt.

Das Verfahren gemäß der DE-PS 12 32 059 ist mit mehreren Nachteilen verbunden. Um dieses Verfahren anwenden zu können, muß das Material der Deckfolienbahn reckfähig sein. Jedoch sind nicht alle Materialien reckfähig. Während das Verfahren bei einer geglühten, allerdings relativ teuren Aluminiumdeckfolie recht gut funktiuniert, ist es mit entsprechend härterem, d. h. bereits ausgerecktem Aluminium nicht anwendbar. Bei PVC-Deckfolien ist die Anwendung von Wärme erforderlich. Papierfolien oder Papierverbundfolien scheiden für eine Bearbeitung vollständig aus, da sie sich überhaupt nicht recken lassen, ohne zu reißen.

Darüber hinaus ist für eine plastische Dehnung eine Spannung in der Folie erforderlich, die über der Elastizitätsgrenze liegt, und damit in einem Bereich, in dem unter Umständen die Reißfestigkeit überschritten werden kann. So können bei Qualitätsabweichungen des Folienmaterials oder bei zusätzlichen außergewöhnlichen Belastungen der Folie durch die Maschine, z. B. die Brems- bzw. Zugeinrichtung, Folien­ risse auftreten. Dies führt zu einer Reduzierung der Be­ triebssicherheit und der Qualität der hergestellten ab­ gedeckten Behälter.

Da des weiteren nur ein kurzer Folienbereich erwärmt und gereckt werden kann, tritt in diesem Bereich eine Ver­ minderung der Foliendicke auf. Dies kann sowohl das Pro­ blem des Folienrisses verstärken als auch zu einer ver­ minderten Siegelqualität in diesem Bereich führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von abgedeckten Behältern zu schaffen, das für eine Vielzahl von Materialien einsetzbar ist und mit dem in einfacher Weise eine genaue Zuordnung der Druck­ bilder zu den Behältern gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die festgestellte Abweichung zwischen den auf der Deckfolienbahn befindlichen Druckbildern und den abzudeckenden Behältern von der Soll-Position dadurch ausgeglichen, daß in einem Teilbereich der Deckfolienbahn und/oder Kunststoffbahn eine Temperaturänderung erzeugt wird, die infolge des jedem Material eigenen Temperatur­ ausdehnungskoeffizienten zu einer im wesentlichen spann­ ungsfreien, reversiblen Längenänderung führt. Die Tempe­ raturänderung kann in einer Erwärmung oder in einer Ab­ kühlung einer oder beider Bahnen bestehen. Dabei kann eine der Bahnen erwärmt oder gekühlt werden, während die andere Bahn keiner Temperaturänderung unterliegt. Da es jedoch relativ schwierig ist, eine Bahn von der Einwirkung der Temperaturänderung vollständig fern zu halten, werden vorzugsweise keine derartigen Abschirmungsmaßnahmen er­ griffen, so daß bei Erwärmung oder Abkühlung nur einer Bahn die benachbarte andere Bahn ebenfalls einer daraus resultierenden Temperaturänderung unterworfen wird. Diese Temperaturänderung ist jedoch üblicherweise geringer als die Temperaturänderung derjenigen Bahn, die der Erwärmung oder Abkühlung direkt ausgesetzt ist. Aufgrund der unter­ schiedlichen Temperaturänderungen ergeben sich auch unter­ schiedlichen Längenänderungen für die beiden Bahnen, so daß die festgestellte Abweichung ausgeglichen werden kann.

Im allgemeinen bestehen die Deckfolienbahn und die für die Bodenfolie verwendete Kunststoffbahn aus Materialien mit unterschiedlichem Temperaturausdehnungskoeffizienten, z. B. Aluminiumfolie einerseits und eine PVC-Folie anderer­ seits, wodurch sich bei Erwärumung oder Abkühlung um die gleiche Temperaturdifferenz eine unterschiedliche Längen­ änderung ergibt.

Für den Fall, daß relativ große Abweichungen ausgeglichen werden müssen, kann vorgesehen sein, daß die Längenänderung durch Erwärmung der Deckfolienbahn oder der Kunststoffbahn bei gleichzeitiger Abkühlung der entsprechend anderen Bahn erzeugt wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur­ änderung im Bereich von ±15° bis 20°C liegt. Eine der­ artige Temperaturänderung führt bei allen relevanten Ma­ terialien lediglich zu einer elastischen Dehnung, so daß plastische, irreversible Verformungen zuverlässig vermieden sind.

Da eine Längenänderung in Folge einer Temperaturänderung sowohl von dem Maß der Temperaturerhöhung oder -ernied­ rigung (ΔT) als auch von der Länge des der Temperatur­ änderung ausgesetzte Bauteils abhänging ist, kann ein Ausgleich der festgestellten Abweichung auch dadurch er­ reicht werden, daß die Temperaturänderung in der Deckfolien­ bahn und der Kunststoffbahn über Teilstücke unterschied­ licher Länge erfolgt. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Temperaturänderung über Teilstücke gleicher Länge, wobei das Teilstück bevorzugterweise länger als der Bereich eines Maschinentaktes ist.

Auf diese Weise ist erfindungsgemäß ein kostengünstiges und betriebssicheres Verfahren geschaffen, bei dem die Längenänderung einzig aus der thermischen Ausdehnung der Folienbahn oder -bahnen erfolgt. Eine thermische Längen­ ausdehnung erzeugt - soweit sie nicht durch äußere Ein­ flüsse behindert wird - keine inneren Druck- oder Zug­ spannungen, so daß die vorhandenen Zugfestigkeit der für die Folienbahnen verwendeten Materialien das Ver­ fahren in seiner Anwendbarkeit nicht beschränken. Auch Papier- oder papierkaschierte Deckfolienbahnen lassen sich erfindungsgemäß verwenden, da der Längenausgleich mittels einer im wesentlichen spannungsfreien Temperatur­ dehnung erfolgt.

Die Korrektur der festgestellten Abweichungen kann darüber hinaus unmittelbar vor der Siegelstation erfolgen. Auf diese Weise können auch Fehler korrigiert werden, die in der Füllstrecke entstehen, z. B. Schrumpf der Folie. Daraus resultiert eine hohe Genauigkeit des Verfahrens.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindungen ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von ab­ gedeckten Behältern mit dem er­ findungsgemäßen Verfahren.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist eine Folienrolle 1 Vorgesehen, auf der eine Kunststoffbahn zur Bildung einer Bodenfolienbahn aufgewickelt ist. Die Kunststoffbahn wird von der Folienrolle 1 abgezogen und durch eine Formstation 2 geführt, in der die Kunststoffbahn gegebenfalls unter Wärmeeinwirkung beispielsweise mittels Tiefziehen zu Auf­ nahmebehältnissen 3 verformt wird. Die Ausprägung der Aufnahmebehältnisse 3 in der Formstation 2 erfolgt üblicher­ weise intermittierend.

In die Aufnahmebehältnisse 3 des gebildeten Bodenfolien­ bandes werden anschließend die zu verpackenden Gegenstände, wie Dragees oder dergleichen, eingefüllt.

Auf einer weiteren Folienrolle 5 ist eine Deckfolienbahn aufgewickelt, die mittels einer Umlenkrolle 6 über das mit den gefüllten Aufnahmebehältnissen 3 versehene Boden­ folienband geführt wird. In einer Siegelstation 9 wird die Deckfolienbahn auf die Bodenfolienbahn aufgesiegelt, so daß die Aufnahmebehältnisse 3 vollständig verschlossen sind. Die Siegelstation 9 ist um eine begrenzte Strecke mit dem Bodenfolienband bzw. dem Deckfolienband mitlaufend ausgebildet. Sie wird auf die Folienbänder aufgesetzt, läuft eine gewisse Strecke mit diesen fort, wird wieder abgehoben und zurückbewegt, bevor sie wieder auf die Folien­ bänder aufgesetzt wird. Die Bewegung der Siegelstation ist in der Figur schematisch angedeutet.

Der Siegelstation 9 ist eine Stanze 10 nachgebildet, in der die gefüllten Aufnahmebehältnisse 10 vereinzelt werden und von wo aus sie einer bekannten Weiterverarbeitung, beispielsweise einer Verpackung zugeführt werden können.

Die Deckfolienbahn ist mit einer Druckmarke versehen, die im wesentlichen den gleichen Abstand wie die Aufnahme­ behältnisse in der Bodenfolienbahn hat und einen festen Bezug zum Druckbild aufweist. Die Postion dieser Druckmarke wird kurz vor dem Versiegeln der beiden Folienbahnen von einem optischen Druckmarkenlesekopf 6 erfaßt, während gleichzeitig die Position der Aufnahmebehältnisse 3 in der Bodenfolienbahn von einer Lichtschranke 7 festgestellt wird. Wenn eine nachgeschaltete, nicht dargestellte Druck­ markensteuervorrichtung anhand der Signale der Licht­ schranke 7 und des Druckmarkenlesekopfes 6 eine fehlerhafte Ausrichtung der beiden Folienbahnen erkennt, wird ein Signal zu einer als Druckmarkenkorrektureinrichtung wir­ kenden Wärmequelle 8 gegeben.

Die Druckmarkensteuervorrichtung erkennt die Lagen der Folienbahnen zueinander durch die zeitliche Folge, in der die Signale von der Lichtschranke 7 und dem Druck­ markenlesekopf 6 eingehen. Wenn das Signal der Licht­ schranke 7 vor dem des Druckmarkenlesekopfes 6 eingeht, so bedeutet das, daß sich das erkannte Aufnahmebehältnis in der Bodenfolienbahn relativ zu der zugeordneten Druck­ marke der Deckfolienbahn in Lauf- bzw. Bearbeitungsrichtung zu weit vorne befindet. Da die in Laufrichtung weiter vorne befindlichen Abschnitte der Folienbahnen bereits miteinander versiegelt sind, bewirkt eine Längung der Bodenfolienbahn zwischen den bereits versiegelten Folien­ bereich und dem von der Lichtschranke 7 erfaßten Aufnahme­ behälter eine Korrektur der Ausrichtung zwischen dem Auf­ nahmebehälter und der Druckmarke.

Die Wärmequelle 8 beaufschlagt die Deckfolienbahn und somit mittelbar auch die Bodenfolienbahn mit Wärme, die zu einer Änderung der Folientemperatur und einer daraus resultierenden thermischen Ausdehnung der Folien führt. Die Wärmequelle 8 ist von einer Kontaktheizung gebildet, die auf die Deckfolienbahn gedrückt wird, wodurch diese sich gegen die geführte Bodenfolienbahn andrückt. Dabei wird die Deckfolienbahn um ΔT_D und die Bodenfolienbahn um ΔT_B erwärmt. Da die erwärmte Strecke bei beiden Fo­ lienbahnen gleich ist, wird eine größere Längung in der Bodenfolienbahn als in der Deckfolienbahn erzielt, wenn das Produkt aus ΔT_B und dem Temperaturausdehnungskoef­ fizienten der Bodenfolienbahn größer ist als das Produkt aus ΔT_D und dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Deckfolienbahn. Die Wärmequelle wirkt auf die Folienbahnen im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckmarken. Wenn die relative Position der folgenden Druckmarken als korrekt erfaßt wird, wird die Wärmequelle 8 deaktiviert.

Bei Einbringen von Korrekturen mittels der Wärmequelle 8 ist es zur Erzielung einer exakten Versiegelung mittels der Siegelstation 9 notwendig, die Siegelstation 9 ent­ sprechend den Korrekturen relativ zu den zu verschweißenden Folienbahnen neu auszurichten bzw. die Folienbahnen re­ lativ zur Siegelstation 9 einzuregistrieren.

Wenn die Bodenfolienbahn intermittierend bewegt wird, kann die Lagen der Aufnahmebehältnisse durch einen Anschlag positioniert sein. Bei kontinuierlich bewegter Bodenfolienbahn kann die Lage der Aufnahmebehältnisse durch einen mitlaufenden Anschlag bestimmt sein, wobei die Lage der Druckmarke dadurch erfaßt wird, daß die Druckmarkensteuervorrichtung der Signal des Druckmarken­ lesekopfes in einen bestimmten Zeitraum, einem sogenannten Zeitfenster, erwartet.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von in einer Kunststoffbahn ausgebildeten und mittels einer Deckfolienbahn abge­ deckten Behältern, wobei die relative Position zwischen auf der Deckfolienbahn befindlichen Druckbildern und den abzudeckenden Behältern erfaßt und eine der Ab­ weichung von einer Soll-Position entsprechende Längen­ änderung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung reversibel ist und im wesentlichen spannungsfrei in einem Teilbereich der Deckfolienbahn und/oder der Kunststoffbahn mittels einer Temperatur­ änderung erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolienbahn mit der Kunststoffbahn un­ mittelbar nach der Erzeugung der Längenänderung verschweißt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturänderung im Bereich von ±15° bis 20° liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung durch Er­ wärmung der Deckfolienbahn oder der Kunststoffbahn erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung durch unter­ schiedlicher Erwärmung der Deckfolienbahn und der Kunststoffbahn erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung durch Abkühlung der Deckfolienbahn oder der Kunststoffbahn erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung durch unter­ schiedliche Abkühlung der Deckfolienbahn und der Kunststoffbahn erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderung durch Erwär­ mung der Deckfolienbahn oder der Kunststoffbahn bei gleichzeitiger Abkühlung der entsprechend anderen Bahn erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolienbahn und die Kunst­ stoffbahn unterschiedliche Temperaturausdehnungs­ koeffizienten aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfolienbahn und die Kunststoffbahn um das gleiche Maß erwärmt oder abgekühlt werden.

11. Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung in der Deckfolienbahn und der Kunststoffbahn über ein Teil­ stück gleicher Länge erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung in der Deckfolienbahn und der Kunststoffbahn über ein Teil­ stück unterschiedlicher Länge erfolgt.